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1.2.2 万能孔型系统 2
1.2.3 方—椭圆—圆孔型系统 3
1.2.4 圆—椭圆—圆孔型系统 3
1.3 连续轧制 4
1.3.1 连续轧制概念 4
1.3.2 轧件的咬入 4
1.4 轧制过程中所遇到的缺陷 6
1.4.1 耳子的形成 6
1.4.2 折叠的形成与调整 7
1.5 基于有限元模拟的孔型优化研究 7
1.5.1 DEFORM-3D介绍 7
1.5.2 弹塑性有限元法概述 8
1.5.3 刚塑性有限元法概述 8
第二章 圆钢轧制模型研究 9
2.1 材料几何模型的建立 9
2.2 材料模型的建立 10
2.2.1 材料高温本构模型 11
2.2.2 刚塑性材料的基本假设 11
2.3 初始边界条件设置 11
第三章 数值模拟结果及分析 13
3.1 张开角过度区设计区别分析 13
3.1.1 V1、H2孔 13
3.1.2 V3、H4孔 16
3.1.3 V5、H6孔 20
3.2 轧制速度对充满度的影响 23
3.2.1 1.5R圆弧圆孔的特征分析 23
3.2.2 2R圆弧圆孔的特征分析 28
3.2.3 切线过渡圆孔的特征分析 33
3.3 轧件头尾温差对充满度的影响 38
3.3.1 1.5R圆弧圆孔的特征分析 38
3.3.2 2R圆弧圆孔的特征分析 40
3.3.3 切线过渡圆孔的特征分析 41
第四章 结论 42
参考文献 44
第一章 绪论
1.1 课题背景
棒材是我国很常用的材料，棒材的生产过程中，要保证它的塑形变化，还要保证它的尺寸精度，表面质量和性能方面的要求。在保证它的尺寸精度，表面质量和性能方面的要求，必须要确定轧制工艺参数。其中，孔型设计是一个关键点。计算机辅助孔型设计(CARD)是轧制棒材的孔型设计的一个主要方法，通过计算机进行模拟轧制，可以得到正确的孔型尺寸。山口[1]等设计出运用于神户棒线材车间的孔型设计软件。该软件可以改变孔型的充满程度来设计孔型尺寸。荒木勋[2]等设计出用于螺纹钢、圆钢和管材轧制的孔型系统。森贺干夫[3]等人也都在 CARD 系统的开发及应用方面做出了贡献。刘相华[4]等利用计算机、二文绘图机与 CAD 软件的接口开发出一种友好的辅助设计系统。
优化孔型设计能够提高轧制产品的质量和产量，降低轧辊磨损，降低轧制能耗，减少生产事故，使轧制过程顺利，变形过程合理。它是计算机辅助孔型设计技术最有前途的发展方向。可以通过选用合适的目标函数、优化计算白变量、优化计算约束条件和优化计算方法进行孔型设计优化，可以在不增加设备和加工工序的前提下提高经济效益，利用软件创造价值。通过孔型设计优化可实现全自动设计，它的工作方式是：把作为产品设计目标的目标函数编成程序输入计算机，经中央处理机处理后，能直接输出已经优化的最终结果。设计过程中对于目标函数的优化无需人的参与，计算机能调入相应的优化程序作出决策。孔型优化设计也可以节约轧制能耗，同时可取得使孔型磨损较均匀和产品质量较好的效果；使用合理的孔型设计和导卫装置，并对其进行调整，使轧制过程稳定，可提高产品合格率，减少或消除产品缺陷或中间因轧卡等造成的废品，从而降低金属消耗；负荷均衡可保证轧制过程稳定，轧辊磨损较为均匀，最终达到节约轧辊消耗的目的。优化孔型设计保证变形过程合理，是以确定合理的延伸系数为依据来构成孔型。由一定断面的原料轧制成所要求的棒材，在总延伸系数一定的前提下，各道次延伸系数分配有许多方案。从不同的角度来分析，延伸系数的分配则可以使某些目标达到最优[5]。
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